ch-r.de Publikationen

Zeitschriften

PLUS - Produktion von Leiterplatten und Systemen, Heft 09/2008

"Automatisierter Entwurf von vertikal integrierten System-In-Package-Lösungen" Dipl.-Ing. Christian Richter
Artikel für Zeitschrift PLUS, Eugen G. Leuze Verlag, Bad Saulgau, Deutschland, 2008 BibTeX

Abstract: Der vertikale System-in-Package (SiP)-Ansatz gewinnt zunehmend an Bedeutung. Doch während SoC- oder Leiterplatten-Designer mit hochent-wickelten EDA-Werkzeugen arbeiten, existiert für 3D-integrierte Schaltungen noch keine vergleichbare Automatisierung. Dieser Artikel stellt einen Entwurfsansatz vor, der dem Designer nicht nur die zeitraubende Platzierung der Bauelemente in 3D weitgehend abnimmt, sondern außerdem bereits in einem sehr frühen Entwurfsstadium eine Vorausschau auf verschiedene technologische Realisierungsmöglichkeiten bietet. So können mehrere AVT-Alternativen anhand einer konkreten Schaltung objektiv miteinander verglichen werden.

Konferenzen

FED - Fachverband Elektronik Design, 16.Konferenz 2008 in Bamberg

"Optimieren von Bauteilplatzierungen in 3D - BMBF-Forschungsprojekt Versiplektor"
Dr. M. Schröder, Ch. Richter et al.
Vortrag für 16. FED-Konferenz, Bamberg, Deutschland, 2008 BibTeX

Abstract: Die vertikale Integration elektronischer Komponenten in einem Package (System-in-Package, SiP) ist eine der zukunftsträchtigsten Entwicklungen in der modernen Mikroelektronik. Im gemeinsamen Forschungsprojekt VerSiPlektor, das vom Bundesministerium für Bildung und Forschung gefördert wird, ist es das Ziel, aufwändige manuelle Arbeitsschritte im derzeitigen Entwurf von SiPs (Platzierung und Technologieauswahl) zu eliminieren und einen hohen Automatisierungsgrad des Entwurfs zu erreichen. Dazu sollen die notwendigen methodischen Grundlagen für einen algorithmusbasierten und technologiegerechten Entwurf vertikal integrierter Systeme geschaffen, und diese in die bestehenden CAD-Werkzeuge fertigungs- und technologiegerecht eingebunden werden. Dieser Beitrag stellt die Inhalte und Fortschritte des Projektes vor.

IEEE Electronic Packaging and Technology Conference (EPTC) 2007 in Singapur

"Technology Aware Modeling of 2.5D SiP for Automation in Physical Design"
Ch. Richter, D.D. Polityko et al.
Paper in proc. 9th Electronics Packaging Technology Conference (IEEE-EPTC), Singapur, 2007 BibTeX

Abstract: The vertical integration within the system-in-package (SiP) approach is becoming more and more important. While system-on-ohip (SoC) and PCB design teams are operating with highly developed EDA tools, there is a lack of automation tools for the design of SiP. This is particularly true for the engineering of so called 2.5D SiP, which integrate heterogeneous components (IC's, passives etc.) over several vertical layers/modules. For these systems component placement today is a time consuming task. Even more important is the lack of a tool support for technology selection. This paper presents a new method for component autoplacement for folded and stacked 2.5D SiP integrated with technology selection on an objective basis. We propose a design approach that is based on the simultaneous consideration of numerous layout solutions. We discuss the structuring of physical design, present a novel modeling of technological components for folded and stacked 2.5D SiP, and sketch algorithms for technology constrained automated placement, based on multicriteria optimization. Together with a multicriteria decision support tool this results in a novel design approach for 2.5D SiP.

IEEE Electronic Components and Technology Conference (ECTC) 2006 in USA

"Linking Geometrical and Electrical Parameters of Flex Substrate Vertical Interconnects for 2.5D System-in-Package-Design" U. Maaß, D.D. Polityko, Ch. Richter et al.
Paper in proc. 57th Electronic Components and Technology Conference (IEEE-ECTC), USA, 2007 BibTeX

Abstract: Flexible substrate are gaining more and more in importance in different electronics area. One of the methods to achieve vertical integration within system-in-package (SiP) approach is folding of substrates. The behavior of the folded segments, which are acting as vertical interconnects will be discussed in this paper from geometrical and electrical point of view.

Abschlussarbeit

Diplomarbeit

"Entwicklung eines Geometriemodells für eine AVT-gerechte 2,5D-Platzierung unter Berücksichtigung schaltungstechnischer Entwurfsvorgaben" Dipl.-Ing. Christian Richter
Diplomarbeit, Technische Universität Berlin, 12/2006 BibTeX

Abstract: Ein 2,5D-System-In-Package (SiP) bietet die Möglichkeit, mehrere Schaltungsmodule übereinander zu stapeln und durch vertikale Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) zu verbinden. Dieser Ansatz ist insbesondere bei der Integration heterogener Systeme von Vorteil und bietet durch die Ausnutzung der dritten Dimension ein sehr hohes Miniaturisierungspotential. Bis jetzt existierte jedoch noch kein Werkzeug, das es einem Entwickler von 2,5D-SiPs erlaubt, auf die aufwändigen manuellen Arbeitsschritte zu verzichten und eine initiale Platzierung der Schaltungselemente automatisiert vorzunehmen. In dieser Arbeit wird deshalb ein Modell erstellt, daß eine algorithmische Platzierung der Komponenten eines 2,5D-SiP ermöglicht. Dabei werden sowohl unterschiedliche Aufbau- und Verbindungstechniken, als auch schaltungstechnische Entwurfsvorgaben berücksichtigt. Im Fokus liegt die Modulintegration heterogener Systeme mit diskreten Komponenten. Zusätzlich wird eine prototypische Implementierung eines Softwarewerkzeugs vorgenommen, um das Erstellen der Modelldaten zu vereinfachen. Um das Modell zu verifizieren, wird es zum Beschreiben einer Beispielschaltung herangezogen. Die Ergebnisse werden anschließend mit dem realen Aufbau verglichen. Es zeigt sich, daß die Berücksichtigung der betrachteten Aufbau- und Verbindungstechniken im Wesentlichen korrekt erfolgt. Außerdem werden Platzierungsvorschläge für verschiedene technologische Realisierungen der Beispielschaltung untersucht und bewertet. Diese entstanden am Fraunhofer ITWM mit einem Optimierungswerkzeug, daß auf der Basis des in dieser Arbeit erstellten Modells paretooptimale Platzierungslösungen errechnet. Anhand der ausgewerteten Lösungen konnte gezeigt werden, daß auch die Berücksichtigung von schaltungstechnischen Entwurfsvorgaben prinzipiell möglich ist. Ein fertiges physikalisches Design ?auf Knopfdruck? wird zwar wohl für immer ein Wunschtraum bleiben, ist jedoch auch nicht das Ziel dieser Arbeit. Das hier entwickelte Modell eröffnet -- in Kombination mit den Algorithmen des Fraunhofer ITWM -- stattdessen die Möglichkeit, initiale Platzierungsvorschläge für verschiedene Technologievarianten einer konkreten Schaltung zu erstellen und objektiv nach unterschiedlichen Kriterien zu vergleichen.